无压烧结Ti₃SiC₂/铝基复合材料组织与性能

刘文扬¹，邬善江¹，皱明村¹，张建波^1,2，肖翔鹏^1,2，许方²

1. 江西理工大学材料科学与工程学院2. 江西理工大学工程研究院

摘 要：MAX相具有独特的层状晶体结构,不但具备常用铝基复合材料外加陶瓷颗粒的性能特征,同时具有可与石墨媲美的摩擦性能.本文以Al粉、Si粉和典型MAX相Ti₃SiC₂为原料,采用冷压成型-无压烧结方法制备了Ti₃SiC₂/Al-Si复合材料,并通过金相显微镜、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）等分析手段,研究了烧结温度、Si元素含量对复合材料组织与性能的影响.研究表明:随着烧结温度从500℃提高到700℃,复合材料致密度先上升后下降,摩擦系数先降低后上升,硬度逐渐增大至最大值并基本保持稳定;随着Si质量分数从0增加到20.7%,复合材料的致密度逐渐降低,硬度逐渐增大,摩擦系数先降低后增大,晶粒尺寸随之下降,12.5%Si晶粒最为细小;烧结温度为650℃,Si元素质量分数为12.5%的铝基复合材料具有最低的摩擦系数0.18,相应的硬度为62 HV,致密度为92.12%.XRD物相和扫描电镜组织分析表明,复合材料的主要相组成为Al、Ti₃SiC₂,及由界面反应产生的Al₄C₃和Al的氧化产物Al₂O₃.

关键词：无压烧结;Ti3SiC2;铝基复合材料;组织;摩擦系数;